四叶草形柱状催化剂载体的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及应用于化工、石油和炼制等领域中的催化剂载体，具体地指一种四叶草形柱状催化剂载体。
【背景技术】
[0002]目前，工业使用的催化剂大致分为非负载型和负载型两种。对于负载型催化剂来说，催化剂的活性组分担载在催化剂载体上，催化剂载体主要用于支持活性组分，使催化剂具有特定的物理性状，而载体本身一般并不具有催化活性。催化剂载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求。催化剂载体可使活性组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量活性组分的催化效率。催化剂载体还可阻止活性组分在使用过程中烧结，提高催化剂的耐热性。
[0003]催化剂载体的形状是衡量催化剂质量的重要指标，目前催化剂载体的形状有很多，例如条状、片状、球状等等，催化剂载体的形状对催化剂的活性、机械强度、以及比表面积有着重要作用，对反应床层的压降与反应过程中的物料分配、传质传热有很大影响。许多催化剂载体的特殊形态都是为了提高催化剂的利用率和对各种具体反应条件的适应性。实际使用时，催化剂的使用环境往往是流体环境，选择一种适用于流体力学要求的催化剂载体对催化反应至关重要。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的就是要提供一种四叶草形柱状催化剂载体，其设计的外表面非常圆滑，可大大降低催化剂与反应物的摩擦，减小局部应力，让催化剂利用率更高，使用寿命更长。
[0005]为实现上述目的，本实用新型所设计的四叶草形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒，所述载体颗粒的横截面呈对称的四叶草形，所述四叶草形横截面的外轮廓由沿圆周方向交错均匀布置的四个大小一致的凸起圆弧和四个大小一致的凹陷圆弧围合而成，且所述凸起圆弧的半径R大于凹陷圆弧的半径r。
[0006]进一步地，所述凸起圆弧的半径R与凹陷圆弧的半径r之比为2: I。
[0007]进一步地，所述凸起圆弧的弧度为180°，所述凹陷圆弧的弧度为270°。
[0008]进一步地，所述四叶草形横截面中，以圆心在其几何中心半径为r的中心圆为基准，四个半径为R的凸起圆弧所在的四个大圆与该中心圆呈十字对称相切，其中二个相对大圆的圆心连线与另二个相对大圆的圆心连线长度相等且垂直相交；以四个大圆的圆心分别作为各边长中点的正方形为基准，四个半径为r的凹陷圆弧所在的小圆分别是位于该正方形四个顶角处的内切圆，其中每个小圆在该正方形相邻两边的切点即为该小圆与相邻两个大圆的相交点；四个大圆被相交点分割的外凸部分形成所述的凸起圆弧，四个小圆被相交点分割的内凹部分形成所述的凹陷圆弧。
[0009]进一步地，所述凸起圆弧的半径R = 0.2?1mm。
[0010]进一步地，所述载体颗粒的纵向长度5R < L < 20mm。
[0011]按照本实用新型的催化剂载体横截面形状设计相应的模具孔板，并配用适当的物料，即可在挤出机上生产出符合要求的催化剂载体。
[0012]本实用新型的优点在于：通过凸起圆弧和凹陷圆弧相交替布置的外围设计，使得催化剂载体表面非常圆滑，大大降低与反应物的摩擦，减小了局部应力。同时，增加了催化剂载体的比表面面积，也增加了反应物的流动性，从而减小了催化剂床层的压降，减小反应物结焦的可能性，进而保证了催化剂的使用效果和使用寿命。
【附图说明】
[0013]图I为一种四叶草形柱状催化剂载体的立体结构示意图。
[0014]图2为图I所示催化剂载体的横截面放大结构示意图。
[0015]图3为图I所示催化剂载体的横截面结构设计示意图。
[0016]图中：载体颗粒I、凸起圆弧2、凹陷圆弧3、大圆4、中心圆5、小圆6、正方形7。
【具体实施方式】
[0017]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[0018]如图I?3所示，本实用新型所设计的四叶草形柱状催化剂载体，包括呈柱条状的载体颗粒1，载体颗粒I的横截面呈对称的四叶草形，该四叶草形横截面的外轮廓由沿圆周方向交错均匀布置的四个大小一致的凸起圆弧2和四个大小一致的凹陷圆弧3围合而成，且凸起圆弧2的半径R大于凹陷圆弧3的半径r。
[0019]本实施例中，凸起圆弧2的半径R与凹陷圆弧3的半径r之比为2 ： 1，即R=2r;凸起圆弧2的弧度为180°，凹陷圆弧3的弧度为270°。具体设计中，凸起圆弧2的半径R = O. 2?1mm，载体颗粒I的纵向长度5R < L < 20mm。更具体地，在四叶草形横截面中，以圆心在其几何中心O半径为r的中心圆5为基准，四个半径为R的凸起圆弧2所在的四个大圆4与该中心圆5呈十字对称相切，其中二个相对大圆4的圆心A、C连线与另二个相对大圆4的圆心B、D连线长度相等且垂直相交；以四个大圆4的圆心A、B、C、D分别作为各边长中点的正方形7为基准，四个半径为r的凹陷圆弧3所在的小圆6分别是位于该正方形7四个顶角处的内切圆，其中每个小圆6在该正方形7相邻两边的切点即为该小圆6与相邻两个大圆4的相交点；四个大圆4被相交点分割的外凸部分形成所述的凸起圆弧2，四个小圆6被相交点分割的内凹部分形成所述的凹陷圆弧3。
[0020]再如图3所示，上述四叶草形横截面的外轮廓采用如下构思设计绘图：首先，以几何中心O为圆心，作半径为r的中心圆5。其次，以几何中心O为十字相交点，作相互垂直的线段AC和线段BD，并使其四个端点A、B、C、D至几何中心O的距离等于3r。然后，以四个端点A、B、C、D为圆心作四个半径R = 2r的大圆4 ;四个大圆4即可与中心圆5十字对称相切。再后，作正方形7，并使四个大圆4的圆心A、B、C、D成为该正方形7四条边的中点，该正方形7与四个大圆4相交后，将大圆4分割成两部分：其中，大圆4的外凸部分构成凸起圆弧2。最后，在该正方形7的四个顶角处作半径为r的内切圆，即可得到四个半径为r的小圆6。此时，小圆6与正方形7两邻边的相切点即是小圆6与相邻两个大圆4的相交点，该相交点将小圆6分割成两部分，其中小圆6的内凹部分构成凹陷圆弧3。
[0021]与常见的加氢催化剂载体相比，本实用新型所设计的四叶草形柱状催化剂载体将四个凸起圆弧2和四个凹陷圆弧3相互间隔排列设计，增加了该催化剂载体的比表面积。同时，其外形设计能够保证使用时堆积的整体结构更加结实稳定，更适合催化加氢反应的高压环境。同时，由于催化加氢反应过程为高压条件，特别是催化床内的压力大，本实用新型外围的凸起圆弧2和凹陷圆弧3均为光滑表面，大大降低与反应物的摩擦，减小了局部应力，加大了反应物的流动性，减小了催化剂床层的压降，也减小了结焦的可能性，使得催化剂的利用率更高，使用寿命更长。
【主权项】
1.一种四叶草形柱状催化剂载体，包括挤出呈柱条状的载体颗粒(I)，其特征在于:所述载体颗粒(I)的横截面呈对称的四叶草形，所述四叶草形横截面的外轮廓由沿圆周方向交错均匀布置的四个大小一致的凸起圆弧(2)和四个大小一致的凹陷圆弧(3)围合而成，且所述凸起圆弧(2)的半径R大于凹陷圆弧(3)的半径r。
2.根据权利要求1所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述凸起圆弧(2)的半径R与凹陷圆弧(3)的半径r之比为2: 1
3.根据权利要求2所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述凸起圆弧(2)的弧度为180°，所述凹陷圆弧(3)的弧度为270°。
4.根据权利要求3所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述四叶草形横截面中，以圆心在其几何中心(O)半径为!■的中心圆(5)为基准，四个半径为R的凸起圆弧(2)所在的四个大圆⑷与该中心圆(5)呈十字对称相切，其中二个相对大圆⑷的圆心(A、C)连线与另二个相对大圆(4)的圆心(B、D)连线长度相等且垂直相交；以四个大圆(4)的圆心(A、B、C、D)分别作为各边长中点的正方形(7)为基准，四个半径为r的凹陷圆弧(3)所在的小圆(6)分别是位于该正方形(7)四个顶角处的内切圆，其中每个小圆(6)在该正方形(7)相邻两边的切点即为该小圆(6)与相邻两个大圆⑷的相交点；四个大圆⑷被相交点分割的外凸部分形成所述的凸起圆弧(2)，四个小圆(6)被相交点分割的内凹部分形成所述的凹陷圆弧(3)。
5.根据权利要求1?4中任一项所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述凸起圆弧(2)的半径R = 0.2?Imm0
6.根据权利要求1?4中任一项所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述载体颗粒⑴的纵向长度5R彡L彡20mmo
7.根据权利要求5所述的四叶草形柱状催化剂载体，其特征在于:所述载体颗粒(I)的纵向长度5R彡L彡20_。
【专利摘要】本实用新型公开了一种四叶草形柱状催化剂载体，它包括挤出呈柱条状的载体颗粒，所述载体颗粒的横截面呈对称的四叶草形，该四叶草形横截面的外轮廓由沿圆周方向交错均匀布置的四个凸起圆弧和四个凹陷圆弧围合而成，所述凸起圆弧的半径R大于凹陷圆弧的半径r。该催化剂载体具有优化的结构设计和布局，可大大降低与反应物的摩擦，减小局部应力；并且增加了比表面积，加大了反应物的流动性，减小了催化剂床层的压降，也减小了结焦的可能性。同时本实用新型的催化剂载体能够使催化剂的利用率更高，使用寿命更长。
【IPC分类】B01J32-00, B01J35-02
【公开号】CN204429304
【申请号】CN201520058579
【发明人】王大为, 石友良, 许莉
【申请人】武汉凯迪工程技术研究总院有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月28日